Добрый день!
Прошу разъяснить несколько непонятных вопросов про дифференциальный режим измерения.

С помощью АЦП микроконтроллера требуется измерить разность потенциалов между двумя точками, которые располагаются удаленно от микроконтроллера. Расстояние - десяток метров кабеля проложенного в земле. Измерение с помощью дифференциальных входов АЦП хочется провести по причине компенсации помех, которые будут наведены на эти длинные соединительные провода проложенные в земле.

Есть ряд вопросов:
1. Действительно ли с помощью АЦП в дифф. режиме удастся компенсировать эти помехи (я так понимаю синфазные) и я померю истинную разность потенциалов между двумя точками?

2. Например, если относительно земли (GND) на положительном входе (Vin+) 2,0В, а на отрицательном (Vin-) 0,6В, то измеренная разность составит 1,4 В? Верно понимаю? А если на отрицательном, например, -0,7В, то измеренная разность составит 2,7 В?

А в случае если на на отрицательном (Vin-) -2,8В, сколько будет измерено? 4,8 Вольта?

3. Каково должно быть опорное напряжение АЦП? Например, у меня Vref +2,5 В, то значения сигналов на положительном входе Vin+ ограничивается +2,5В, а на отрицательном Vin- -2,5В. Правильно?

Заранее благодарен.

Да, если повезет. В общем случае ответа нет, так как существует много разных способов... Один из них - использование дифференциальных (инструментальных) усилителей, некоторые из которых способны работать с синфазными напряжениями в сотни вольт.

Не думаю, что там будут синфазные помехи в сотни вольт. Мне немного непонятен сам принцип измерения дифференциального сигнала.

a.a.ryzhov, большинство ответов на ваши вопросы содержаться в datasheet АЦП или МК. Если вы укажите его тип, то здесь вам могут "разжевать" некоторые его параметры и понятия. Без указания конкретного типа однозначные ответы дать затруднительно. Потому, что неизвестны параметры допустимых входных синфазных и дифференциальных напряжений вашего АЦП. А также относительно чего вы измеряете их?

Я тоже не думала... только вот вдруг сегодня сгорели предохранители (слава Б-гу, кажется только они) в блоке питания, генераторе, осциллографе... В генераторе стояли два предохранителя последовательно - оба умерли. Тестер на диапазоне 750 вольт запищал... Сколько там было, и почему? Снег валил...

Да, конечно, МК типа ATMEGA32. Используется встроенный модуль АЦП.

Я намеренно не стал создавать тему в разделе про AVR, т.к. посмотрев темы мне показалось, что обсуждаются там преимущественно "цифровые" вопросы. Работа с дифференциальными входами, как мне кажется более подходит для раздела схемотехники.

Вам рекомендовали смотреть даташит, там сказано, что напряжение на входе не может быть меньше 0

В даташит в общем-то все описано. Следует только учитывать требования Absolute Maximum Ratings

Требование же к величине синфазного напряжения

Диапазон изменения дифференциального напряжения ±VREF/GAIN. Т.е., имея VREF=2,5В и установив GAIN=1x, вы можете измерять дифференциальное напряжение ±2,5В. Но при этом напряжения на обоих входах VIN+ и VIN- относительно GND не должны выходить за пределы от GND до VREF. При GAIN=10x и той же величине VREF=2,5В дифференциальное напряжение не должно превышать уже ±0,25В.

rezident, все понял, спасибо.

А если Vref будет 5 Вольт. Какой допустимый уровень Vin+ и Vin-?

Так rezident же все написал. Что же тогда Вы поняли?

Гм. А что же вы тогда поняли?
В datasheet ATmega32(L) заглядывали? В нем абсолютные предельные значения указаны в таблице Absolute Maximum Ratings. Максимальные допустимые значения в Table 121. ADC Characteristics, Single Ended channels и в Table 122. ADC Characteristics, Differential channels.
Во-первых, чтобы подать на вход AREF опору величиной 5В питания AVCC и VCC должны быть тоже по величине не менее 5В.
Во-вторых, в формулах нет конкретного значения VREF. Подставляйте любое и вычисляйте.

Спасибо, буду разбираться.

С дифференциальным входом вроде разобрался.

Вопрос тогда такой еще, при работе в дифф. режиме по даташиту разрядность АЦП составляет 8 бит, однако по факту (как написано в даташите), получаем что количество уровней квантования в каждую сторону по 512 (511), что соответствует разрядности АЦП 9 бит, а десятый бит ADC9 в регистре ADCH показывает знак преобразования.

Где несоответствие?

И где же?


"Вроде" - не считается.


Где это написано в даташите?

Ну, например, хотя бы здесь (datasheet):

Seven differential analog input channels share a common negative terminal (ADC1), while any other ADC input can be selected as the positive input terminal. If 1x or 10x gain is used, 8-bit resolution can be expected. If 200x gain is used, 7-bit resolution can be expected.

Я использую дифференциальный режим с коэфф. усиления 1х. следовательно разрядность составляет 8 бит.

Корявый даташит, конечно. Похоже, имеется в виду уменьшение разрешения на 1 бит в 8-битном режиме. Поскольку контроллер 8-разрядный, часто младшими битами результата пренебрегают (если допустимо), для чего используется левое выравнивание. (См. назначение бита ADLAR). Так что свои 9 бит (+знак) в дифференциальном режиме с К=1 Вы получить сможете.

В меге32 10-битный АЦП. А значение ложится в 2 регистра (ADCL и ADCH). В случае диф. режима, значение становится "знаковым"

Не звбывайте, что точнсть +-2 младших разряда.

По своему опыту дам пару советов:
1. поставьте сапрессоры на входе.
2. желательно применить кабель - свитую пару в экране - это снизит наводки.
3. надежно соедините "земли" устройства и источника сигнала.